Ученые Национальной лаборатории Лоуренса Беркли разработали способ создания “квантовых метаматериалов” - искусственно созданных материалов, не существующих в природе - с помощью ультрахолодных атомов, пойманных в кристалле, состоящем из света. Теоретическая работа является шагом к управлению атомами для передачи информации и создания сложных моделей.
Команда ученых предложила использовать гормошкообразную атомную решетку, созданную лазерными лучами, чтобы поймать атомы в карманы наноразмеров. Такие структуры из света, напоминающие кристаллы, являются по сути «идеальными» конструкциями, свободными от типичных дефектов, которые имеются в природных материалах.
Исследователи убеждены, что могут точно определить место так называемого пробного атома в этом кристалле света, и контролировать его поведение другим типом лазера (ближнего инфракрасного диапазона), чтобы он выделил часть энергии в виде фотона. Этот фотон, в свою очередь, может быть поглощен другим пробным атомом в форме информационного обмена.
«Наше предположение имеет большое значение, — говорит Сян Чжан, директор одного из подразделений Лаборатории. — Нам известно, что улучшенный и ускоренный контроль над эмиссией одного фотона — это суть квантовых технологий, в особенности обработки квантовой информации, и это именно то, чего мы добились. Предыдущие попытки выполняли либо одно, либо другое условие, но не оба сразу».
Возможность передавать фотон быстрее и с меньшими потерями от одного атома к другому — это важный шаг в обработке информации для квантовых вычислений, пишет Phys.org.
Открыт новый способ контроля над квантовыми системами
Кейсы
По словам одного из участников исследования, их работа сочетала математический подход с физикой «холодных атомов», то есть тех, которые были заморожены и остановлены с помощью лазерного луча. Для этого идеально подходят атомы рубидия, хотя атомы бария, кальция и цезия тоже обладают схожими характеристиками.
Открытие ученых может проложить путь к квантовым взаимодействиям света и материи с заманчивыми перспективами обмена квантовой информацией.
